KR20140095604A - 자동용접장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동용접장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부유식 원유생산 및 저장선박에 설치되는 터렛구조물의 터렛가이드몸체의 내벽을 강화하기 위해서 인코넬 용접을 수행함에 있어서, 다수구간으로 내벽을 나누어서 자동왕복 용접할 수 있도록 함으로써 인코넬 용접 수행시간을 최소화할 수 있도록 한 자동용접장치에 관한 것이다.
본 발명의 자동용접장치에 의하면 FPSO선박의 터렛구조물의 터렛가이드몸체의 내벽에 인코넬 용접을 자동으로 수행하기 때문에 작업자는 자동으로 용접되는 용접장치를 지켜보면서 이상 유무만을 확인하면 되므로 작업능률이 향상되고, 작업속도도 현저히 향상될 뿐만 아니라, 작업에 소요되는 인력을 현저히 줄일 수 있는 등의 효과가 발생한다.

Description

자동용접장치{AUTOMETIC WELDING MACHINE}
본 발명은 자동용접장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부유식 원유생산 및 저장선박에 설치되는 터렛구조물의 터렛가이드몸체의 내벽을 강화하기 위해서 인코넬 용접을 수행함에 있어서, 다수 구간으로 내벽을 나누어서 자동왕복 용접할 수 있도록 함으로써 인코넬 용접 수행시간을 최소화할 수 있도록 한 자동용접장치에 관한 것이다.
부유식 원유생산 및 저장선박(이하, 'FPSO선박'이라 함)은 해상에서 원유채굴부터 저장과 하역 등이 가능하고 이동이 자유로워 소규모 심해유전개발에 적합한 특수선이다.
고유가 시대에 접어들면서, 세계 각국의 석유 생산업체들은 원유가격의 추가 상승을 전제로 석유탐사개발 프로젝트에 상당한 투자를 하고 있고, 이에 따라 해상유전 개발의 경제성과 편리한 이동으로 인해 기존의 고정식 석유시추선과는 다른 새로운 형태의 FPSO가 등장하게 된 것이다.
FPSO선박(Floating Production Storage Offloading ship)은 원유정제, 가스압축, 원유하역, 해수주입, 자체발전에 필요한 설비들이 설치되어 있어 원유채굴에서부터 정제, 저장, 하역이 자체적으로 이루어질 수 있도록 하여 운반선박에 옮겨 담을 수 있도록 형성된다.
상기 FPSO선박(1)에는 선박을 고정할 수 있도록 클램(clam)이 포함되는 터렛(turret)구조물(10)이 설치되는데(도 12 참조), 상기 터렛구조물(10)은 선박의 가운데에 설치되는 터렛가이드몸체(11)가 형성되고, 상기 터렛가이드몸체(11)의 가운데에 회전할 수 있는 회전구조체(12)가 형성되며, 상기 회전구조체(12)의 하단에는 해저바닥과 다수개의 와이어로 고정되도록 형성된다.
종래의 터렛구조물(10)의 터렛가이드몸체(11)는 직경이 매우 크게 형성되는데, 회전구조체(12)가 접하는 터렛가이드몸체(11)의 내벽에는 내구성과 기계적 성질이 우수하도록 인코넬용접을 수행하여 회전구조체(12)를 잘 지지할 수 있도록 형성된다.
상기 인코넬(inconel)은 니켈을 주재로 하여 15%의 크롬, 6∼7%의 철, 2.5%의 티탄, 1% 이하의 알루미늄·망간·규소를 첨가한 내열합금으로, 내열성이 좋고, 900℃ 이상의 산화기류(酸化氣流) 속에서도 산화하지 않고, 황을 함유한 대기에도 침지되지 않는다.
또한, 신장(伸長)·인장강도·항복점(降伏點) 등 여러 성질도 600℃ 정도까지 대부분 변화하지 않는 등 기계적 성질에 우수하고, 유기물·염류용액에 대해서도 부식하지 않는 등의 우수한 성질을 가진 재료이다.
상기 인코넬 재료는 고가이기 때문에 기계적 성질이 우수해야하는 하중이 집중되는 부분에 육성(育成)용접으로 인코넬용접을 수행하여 표면만 인코넬을 입히는 작업을 수행한다.
종래의 FPSO선박의 터렛구조물의 터렛가이드몸체의 내벽에 인코넬 용접을 수행할 때 용접자가 수동으로 용접을 수행하므로, 직경이 20∼30m이상이 되는 큰 터렛가이드몸체의 내벽을 모두 인코넬 용접을 하기 위해서는 매우 오랜 시간이 소요되고, 많은 인력이 투입되어야 하는 등의 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 극복하기 위해서, 본 발명은 터렛가이드몸체의 내벽상단에 용접부의 상부에 고정되는 호형레일이 형성되고, 상기 호형레일을 따라 이송가능한 용접장치가 형성되되,
상기 용접장치는 바디의 가운데에 호형레일을 따라 이송할 수 있는 이송장치가 형성되고, 상기 바디의 주연부에 터렛가이드몸체의 내벽을 지지할 수 있는 다수개의 가이드뭉치가 형성되는 몸체와;
상기 몸체의 바디의 전방에 힌지고정되는 힌지고정부가 형성되고, 상기 힌지고정부의 하단으로 길게 한 쌍의 가이드바가 형성되며, 상기 가이드바의 가운데에는 스크류바(screw bar)가 형성되고, 상기 스크류바를 따라 상하이송이 가능하고 가이드바에 고정되는 다수개의 용접토오치뭉치가 형성되는 용접몸체부로 구성된다.
본 발명의 자동용접장치에 의하면 FPSO선박의 터렛구조물의 터렛가이드몸체의 내벽에 인코넬 용접을 자동으로 수행하기 때문에 작업자는 자동으로 용접되는 용접장치를 지켜보면서 이상유무만을 확인하면 되므로 작업능률이 향상되고, 작업속도도 향상될 뿐만 아니라, 작업 소요인력을 줄일 수 있는 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 자동용접장치의 정면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 자동용접장치의 측면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 자동용접장치의 몸체의 정면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 자동용접장치의 몸체의 측면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 자동용접장치의 몸체의 후방에 형성된 이송장치의 고정바디 부분을 나타낸 배면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 자동용접장치의 용접몸체부의 힌지고정부의 일부부분을 나타낸 일부 정면도 및 일부 측면도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 자동용접장치의 용접몸체부의 용접몸체부지지구의 측면도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 자동용접장치의 용접몸체부의 끝단에 형성되는 가이드슬라이드의 측면도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 자동용접장치의 용접토오치뭉치의 평면도.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 자동용접장치의 사용상태도.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 자동용접장치의 확대사용상태도.
도 12는 FPSO선박의 일부 구성도.
본 발명은 터렛가이드몸체(11)의 내벽상단에 용접부(W)의 상부에 고정되는 호형레일(50)이 형성되고, 상기 호형레일(50)을 따라 이송가능한 용접장치(30)가 형성되되,
상기 용접장치(30)는 바디(110)의 가운데에 호형레일(50)을 따라 이송할 수 있는 이송장치(120)가 형성되고, 상기 바디(110)의 주연부에 터렛가이드몸체(11)의 내벽을 지지할 수 있는 다수개의 가이드뭉치(115)가 형성되는 몸체(100)와;
상기 몸체(100)의 바디(110)의 전방에 힌지고정되는 힌지고정부(210)가 형성되고, 상기 힌지고정부(210)의 하단으로 길게 한 쌍의 가이드바(220)가 형성되며, 상기 가이드바(220)의 가운데에는 스크류바(230)가 형성되고, 상기 스크류바(230)를 따라 상하이송이 가능하고 가이드바(220)에 고정되는 다수개의 용접토오치뭉치(240)가 형성되는 용접몸체부(200)로 구성된다.
상기 호형레일(50)은 다수개의 지지대(52)에 의해서 고정되는 레일(51)로 구성되는데, 상기 지지대(52)는 터렛가이드몸체(11)의 내벽에 용접된다.
상기 터렛가이드몸체(11)의 내벽 가운데에 두꺼운 부분이 형성되는데, 이러한 두꺼운 부분의 표면에 인코넬 용접이 이루어지는 용접면(W)이 형성된다.
상기 지지대(50)는 용접면(W)과 상단으로 이격되게 구성되고, 상기 지지대(50)의 위치는 지그(zig)를 형성하여 동일한 위치에 설정될 수 있도록 형성된다.
상기 바디(110)는 전방이 막혀있고, 후방이 일부개방되며, 작동모터(121)에 연결구동되는 이송장치(120)가 후방에 고정된다.
상기 이송장치(120)는 작동모터(121)와 연결구동되는 두 개의 작동롤러(122)가 형성되고, 상기 작동롤러(122)와 대응하도록 조임롤러(126)가 형성된 고정바디(127)가 바디(110)의 후방하단에 고정된다.
상기 고정바디(127)는 바디(110)의 후방 내부에서 상하이송가능하도록 형성된 가이드프레임(127a)과; 상기 가이드프레임(127a)에 이격되게 설치되는 두 개의 조임롤러(126)와; 상기 가이드프레임(127a)에 고정되는 조임핸들(128)로 구성된다.
상기 조임핸들(128)은 스크류에 의해서 가이드프레임(127a)을 상단으로 밀어올려서 레일(51)의 하부를 작동롤러(122)와 대응하여 조여서 고정할 수 있도록 형성된다.
상기 가이드뭉치(115)는 바디(110)의 상단 및 하단에 다수개가 형성되는데, 상기 각 가이드뭉치(115)의 상단에는 뭉치핸들(115b)이 형성되고, 내부에는 스프링이 바디(110)을 탄발지지할 수 있도록 형성되고, 하단에는 가이드뭉치롤러(115a)가 형성된다.
상기 가이드뭉치롤러(115a)는 이송장치(120)가 작동하여 바디(110)가 레일(51)을 따라 이송될 때 터렛가이드몸체(11)의 내벽을 따라 바디(110)를 구름지지한다.
상기 바디(110)의 전방상단에는 돌출된 한 쌍의 고정돌출구(112)가 형성되고, 상기 고정돌출구(112)에는 용접몸체부(200)의 힌지고정부(210)가 고정된다.
상기 용접몸체부(200)는 힌지고정부(210)는 힌지(212)를 중심으로 상단에 두개의 고정홀(211a)이 형성된 고정판재(211)와; 상기 힌지(212)를 중심으로 하단에 고정프레임(214)이 형성된다.
상기 고정프레임(214)의 하단에는 한 쌍의 가이드바(220)가 형성되고, 상기 가이드바(220)에는 다수개의 용접토오치뭉치(240)가 형성된다.
상기 고정프레임(214)의 끝단에는 용접몸체부지지구(250)가 형성되는데, 상기 용접몸체부지지구(250)는 지지핸들(251)이 형성되고, 내부에 지지스프링(252)이 고정프레임(214)을 탄발지지할 수 있도록 형성되며, 끝단에는 바디고정구(253)가 형성되어 바디(110)의 하단과 고정된다.
상기 용접몸체부지지구(250)와 하단으로 이격되어 형성되고, 상기 가이드바(220)에 고정되는 스크류고정구(260)가 형성된다.
상기 스크류고정구(260)는 전방으로 돌출된 용접위치조절핸들(261)이 형성되고, 내부에는 가이드바(220)와 나란하게 하단으로 형성되는 스크류바(230)가 연결되는 베벨기어가 형성된다.
상기 용접위치조절핸들(261)을 회전하면 베벨기어에 의해서 스크류바(230)가 회전하도록 형성된다.
상기 용접토오치뭉치(240)는 토오치(241)의 위치를 미세조정할 수 있는 조절뭉치(242)가 형성되고, 상기 조절뭉치(242)의 일측에 토오치이송몸체(245)가 형성된다.
상기 토오치이송몸체(245)는 가운데에 이송너트홀(246)이 형성되고, 상기 이송너트홀(246)의 내부에는 스프링에 의해 탄발지지되는 작동너트(246a)가 형성되며, 상기 작동너트(246a)를 누를 수 있는 클러치버튼(246b)이 형성되고, 상기 이송너트홀(246)의 양 측에는 관통되는 가이드삽입홀(248)이 형성된다.
상기 작동너트(246a)는 하프홀(half hole) 형태로 파져 일측이 개방되고, 내벽은 스크류바(230)의 나사산과 일치하는 탭(tap)이 형성된다.
상기 토오치이송몸체(245)의 이송너트홀(246)에는 스크류바(230)가 삽입되고, 상기 가이드삽입홀(248)에는 가이드바(220)가 삽입된다.
상기 각 가이드바(220)의 하단 끝단을 고정하는 가이드슬라이드(270)가 형성되는데, 상기 가이드슬라이드(270)는 상단에 슬라이드핸들(271)이 형성되고, 가이드바(220)와 스크류바(230)의 끝단이 고정되는 고정몸체(272)가 형성되며, 하단에는 내부의 스프링에 의해 탄발지지되는 슬라이드롤러(273)가 형성된다.
상기 몸체(100)의 하단에는 컨트롤박스(300)가 형성되고, 상기 몸체(100)의 상단에는 용접토오치뭉치(240)와 연결되는 다수의 용접와이어보빈(310)이 형성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 자동용접장치의 작동, 사용방법 및 용접방법을 설명하면 다음과 같다.
FPSO선박(1)의 터렛구조물(10)의 터렛가이드몸체(11)의 내벽에 호형레일(50)을 설치한다.
상기 호형레일(50)을 설치할 때, 용접면(W)의 상단에 일정거리 이격되도록 지지대(52)를 설치하고, 상기 지지대(52)의 끝단에는 터렛가이드몸체(11)의 내벽의 형상과 동일하게 굽어져 형성되는 파이프형태의 레일(51)이 형성된다.
본 발명의 용접장치(5)는 터렛구조물(10)의 내벽에 형성되는 용접면(W)을 따라서 다수개가 설치되는데, 다수개의 호형레일(50)이 용접면(W)을 완전히 커버할 수 있도록 연결되어 설치되고, 상기 호형레일(50)에 다수개의 용접장치(50)가 고정된다.
상기 용접장치(5)의 몸체(100)를 호형레일(50)에 설치하는데, 몸체(100)의 이송장치(120)로 설치한다.
이때, 상기 이송장치(120)의 작동롤러(122)를 레일(51)의 상단에 올리고, 하단의 조임핸들(128)을 조여서 조임롤러(126)가 레일(51)의 하단에서 조일 수 있도록 형성된다.
상기와 같이 준비된 상태에서 용접몸체부(200)를 설치하는데, 몸체(100)의 바디(110)의 전면에 형성된 고정돌출구(112)를 용접몸체부(200)의 힌지고정부(210)에 형성된 고정홀(211a)에 삽입하여 고정한다.
상기 용접몸체부(200)와 몸체(100)를 결합한 상태에서 용접몸체부(200)의 용접토오치뭉치(240)에 용접와이어보빈(310)에서 용접에 필요한 가스호스, 전원호스 등을 끌고 와서 연결하여 용접을 준비한다.
이때, 사용자는 스크류고정구(261)에 형성된 용접위치조절핸들(261)을 회전시켜 스크류바(230)를 회전시켜서 각 용접토오치뭉치(240)의 위치를 조절하여 초기 용접위치를 설정한다.
이후, 용접장치(5)를 작동시키면 레일(51)을 따라서 몸체(100)가 이송되면서 연결된 용접몸체부(200)가 이송되어 각 용접토오치뭉치(240)의 토오치(241)에 의해서 인코넬용접이 수행된다.
일정구간 레일(51)을 따라서 용접을 수행하면 용접장치(5)가 멈추고, 사용자는 용접된 부분과 겹치도록 토오치(241)의 위치를 맞추어 다시 컨트롤박스(300)의 버튼을 작동시켜서 반대방향으로 용접을 수행한다.
상기 각각의 용접토오치뭉치(240)을 동시에 이동시켜서 토오치(241)의 위치를 맞출 때에는 스크류고정구(260)를 이용하지만, 각각 따로 움직여야 할 경우에는 용접토오치뭉치(240)의 클러치버트(246b)를 눌러 스크류바(230)와 분리한 다음 각 용접토오치뭉치(240)를 이동시켜서 고정한다.
상기 용접장치(5)를 많이 설치하면 설치할수록 용접이 빠르게 수행되고, 작업자는 눈으로 확인하는 것 이외에는 별도의 숙련도를 필요로 하지 않기 때문에 미숙련자도 쉽게 용접장치(5)를 운용할 수 있다.
상기한 것과 같이, 본 발명의 자동용접장치에 의하면 FPSO선박의 터렛구조물의 터렛가이드몸체의 내벽에 인코넬 용접을 자동으로 수행하기 때문에 작업자는 자동으로 용접되는 용접장치를 지켜보면서 이상 유무만을 확인하면 되므로 작업능률이 향상되고, 작업속도도 현저히 향상될 뿐만 아니라, 작업에 소요되는 인력을 현저히 줄일 수 있는 등의 효과가 발생한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 당업자라면 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.
1 : FPSO선박 10 : 터렛구조물
11 : 터렛가이드몸체 12 : 회전구조체
30 : 용접장치 50 : 호형레일
51 : 레일 52 : 지지대
100 : 몸체 110 : 바디
112 : 고정돌출구 115 : 가이드뭉치
120 : 이송장치 121 : 작동모터
122 : 작동롤러 126 : 조임롤러
127 : 고정바디 128 : 조임핸들
200 : 용접몸체부 210 : 힌지고정부
211 : 고정판재 212 : 힌지
214 : 고정프레임 220 : 가이드바
230 : 스크류바 240 : 용접토오치뭉치
241 : 토오치 242 : 조절뭉치
245 : 토오치이송몸체 246 : 이송너트홀
248 : 가이드삽입홀 250 : 용접몸체부지지구
251 : 지지핸들 252 : 지지스프링
253 : 바디고정구 260 : 스크류고정구
261 : 용접위치조절핸들 270 : 가이드슬라이드
271 : 슬라이드핸들 272 : 고정몸체
273 : 슬라이드롤러 300 : 컨트롤박스
310 : 용접와이어보빈

Claims (4)

  1. 터렛가이드몸체의 내벽상단에 용접부의 상부에 고정되는 호형레일이 형성되고, 상기 호형레일을 따라 이송가능한 용접장치가 형성되되,
    상기 용접장치는 바디의 가운데에 호형레일을 따라 이송할 수 있는 이송장치가 형성되고, 상기 바디의 주연부에 터렛가이드몸체의 내벽을 지지할 수 있는 다수개의 가이드뭉치가 형성되는 몸체와;
    상기 몸체의 바디의 전방에 힌지 고정되는 힌지고정부가 형성되고, 상기 힌지고정부의 하단으로 길게 한 쌍의 가이드바가 형성되며, 상기 가이드바의 가운데에는 스크류바가 형성되고, 상기 스크류바를 따라 상하 이송이 가능하고 가이드바에 고정되는 적어도 2개의 용접토오치뭉치가 형성되는 용접몸체부로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동용접장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이송장치는 작동모터와 연결구동되는 두 개의 작동롤러가 형성되고, 상기 작동롤러와 대응하도록 조임롤러가 형성된 고정바디가 바디의 후방하단에 고정되는데,
    상기 고정바디는 바디의 후방 내부에서 상하이송가능하도록 형성된 가이드프레임과; 상기 가이드프레임에 이격되게 설치되는 두 개의 조임롤러와; 상기 가이드프레임에 고정되는 조임핸들로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동용접장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체의 바디에는 적어도 2개의 가이드뭉치가 형성되는데, 상기 각 가이드뭉치의 상단에는 뭉치핸들이 형성되고, 내부에는 스프링이 바디을 탄발지지할 수 있도록 형성되고, 하단에는 가이드뭉치롤러가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동용접장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 용접토오치뭉치는 토오치의 위치를 미세조정할 수 있는 조절뭉치가 형성되고, 상기 조절뭉치의 일측에 토오치이송몸체가 형성되되,
    상기 토오치이송몸체는 가운데에 이송너트홀이 형성되고, 상기 이송너트홀의 내부에는 스프링에 의해 탄발지지되는 작동너트가 형성되며, 상기 작동너트를 누를 수 있는 클러치버튼이 형성되고, 상기 이송너트홀의 양 측에는 관통되는 가이드삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동용접장치.
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